1767

действие среды при изготовлении и эксплуатации техники. Проблема здесь также может и должна быть решена на основе концепции самоорганизации и организации. Здесь, как и выше, нельзя в принципе снять вопрос о работоспособности элементов. Дело, стало быть, в том, чтобы его конкретизировать на новой основе. Вспомним, что в сложной, функционально и структурно избыточной системе отказ элемента однозначно не влечѐт за собой отказа системы. В рамках структурного подхода третье положение конкретизируется через соотношение элемент-система. Элемент находится в состоянии работоспособности, если его состояние на данном временном интервале не нарушает или не ухудшает сверх предела детерминируемого им целостного свойства системы. Он находится в состоянии отказа, если нарушает сверх нормы определѐнное целостное свойство системы. Контроль элементов системы преследует целью здесь не однозначно-определѐнное выявление их состояния (таковая физическая констатация в системе просто невозможна), а выявление тенденции изменения их состояния. Стало быть, и методология контроля, и испытания работоспособности элемента при системном подходе должны быть иными, чем при атомно-элементном. В принципе они могут быть представлены как определение эволюции исходного ресурса работоспособности в заданном пространственно-временном интервале. В принципе, если элементы теряют свою качественную определѐнность в интервале работы системы, то ресурс работоспособности должен изменяться, т.к. неизбежно развязывается лавина отказов структурных и функциональных. Система как структура не может иметь гарантированной работоспособности на заданном интервале, если еѐ элементы необратимо претерпевают качественные скачки.

Совсем иначе конкретизируется третье положение при организационном подходе. Поскольку здесь необратимые качественные изменения элементов могут быть организованы

143

в схему, в процесс восстановления их же качества, постольку здесь элемент в принципе может считаться работоспособным не только на интервале его количественной изменчивости, но и при изменении его качества. Интервал работоспособности, однако, здесь сохраняется непрочно и определяется он возможностями продолжения процесса восстановления элементов. Например, поломка велосипеда у велогонщика до некоторых пор не ухудшает его шансов в гонке, пока техпомощь быстро обнаруживает и устраняет неисправность. В то же время, максимальная быстрота восстановления на финишном броске уже не поможет победить, если идѐт острая финишная борьба. Таким образом, при организационном подходе третье положение может быть конкретизировано следующим образом:

3. Элемент находится в состоянии работоспособности, если его восстановление на данном интервале и в данных условиях не нарушает и не ухудшает сверх предела целостного свойства системы. В принципе, база восстановления элементов всегда может быть обеспечена на интервале работы машины, так что отказ еѐ наступит не из-за отказов элементов, а из-за организационного отказа самой системы (см. конкретизацию второго положения). С учѐтом этого третье положение примет такой вид: - элемент находится в состоянии работоспособности до тех пор, пока его восстановление имеет смысл, т.е. пока система не вышла в критическое или вырожденное состояние работы. После этого абсолютно работоспособный элемент оказывается в состоянии отказа. Там, где оргсхему восстановления обеспечивает человек, примеров данного третьего положения можно привести сколь угодно много. В технике же данное третье положение станет основой тогда, когда человек будет вытеснен из процесса работы технического устройства как его непосредственный технический организатор. (Пример вытеснения человека из производства как непосредственно управляющего устройства,

144

- а это частная форма организации, - демонстрирует современная экспансия киберов в производстве.)

Проанализируем теперь четвѐртое, последнее общее положение.

4. Причина отказа вскрывается после отказа и есть возможность, неограниченно повторяя эксплуатацию и каждый раз изменяя при этом состояние элемента, добиться приемлемой его работоспособности.

Совершенно ясно, что данный частный способ выявления детерминации отказов абсолютно неприемлем в обсуждаемом здесь аспекте. Ибо, во-первых, подчас просто нет принципиальной возможности в регламентированном интервале времени заполучить отказавший аппарат для установления причины отказа; во-вторых, при высокой надѐжности элементов имеет место парадокс выявления надѐжности; в-третьих, этот метод не применим к уникальным элементам. Для интересующих нас надѐжных систем складывается ситуация, когда система должна быть надѐжной, и это должно быть совершенно достоверно известно ДО того, как система заработает. Проблема четвѐртого положения сводится к тому, чтобы упредительно знать причину надѐжной работы системы, гарантировать ожидаемое порождение ею следствия в заданных условиях на заданном интервале. Данная проблема решается в настоящее время через моделирование поведения системы, через форсированное испытание элементов на надѐжность во временном, пространственном и структурном аспектах при комплексном воздействии на неѐ деструктивных факторов. Однако при неорганизованном концептуальном подходе моделирование не помогает преодолеть проблему старения материалов, структур и функций, а значит, не гарантирует совершенно надѐжной работы системы в будущем. Что касается метода форсированных испытаний, то главные проблемы здесь сводятся к нелинейности отождествления форсированного и

145

классического отказов: когда прекращается работа, питавшая механизм самовосстановления машины, последний отключается, и дальнейшая работа машины даже на холостом ходу ведѐт уже к еѐ классическому отказу, т.е. в конце концов, к поломке.) Поэтому будем считать, что организационный отказ наступит раньше, чем будет завершена работа. В этом случае необходимо знать причину этого отказа и принять меры, ибо в случае непринятия их машина может после организационного отказа перейти в классический отказ, т.е. поломаться. (Например, если снегоочиститель очистил участок пути и, продолжая псевдоработу, приближается к следующему заносу, то он может классически поломаться, не дойдя до него.) То есть, частотный механизм совершенствования машины сохраняется, но для уровня организации, а не для элементно-структурного; при организационном отказе причина его предстаѐт не как деструкция элементов и функций

всистеме, а как дезорганизация, т.е. нарушение способа восстановления качества работающей системы. При организационном отказе ищется лишь причина срыва организации работоспособности системы. Элементы системы ни до, ни после срыва из строя выйти не могут, т.к. до срыва они восстанавливаются в работе, а после организационного отказа следует предусмотреть автоматическое прекращение работы. Таким образом, элементы системы проектируются одноразово и в дальнейшем частотной доводке не подлежат. Но это значит, что по отношению к элементам и функциям системы безотказная работа в режиме организационного обеспечения гарантирована, т.е. элементы здесь не подлежат испытанию на их надѐжность, ибо последняя обеспечивается не собственно качеством элемента, а качеством организационного обеспечения.

При организационном подходе отпадает надобность в форсированных испытаниях надѐжности элементов системы и

вопережающем моделировании и элементов, и системы.

147

Необходимость опережающего и форсированного моделирования перемещается с них на организационное обеспечение в том смысле, что такое моделирование проводится лишь для самоорганизующейся, т.е. обеспеченной организационным восстановлением системы, и не проводится для неѐ без организационного обеспечения и до него. При организационном подходе снимается проблема старения собственно элементов и функций, ибо в режиме оргобеспечения постаревшие элементы и функции доводятся до рабочей кондиции. Но, конечно, проблема старения не снимается с самого оргобеспечения.

Таким образом, четвѐртое положение при организационном подходе формулируется точно так же, как и при статистическом, если все входящие в него понятия переосмыслены с позиций оргподхода. То есть, 4) причина орготказа вскрывается при его наступлении, и есть возможность, неограниченно повторяя эксплуатацию и каждый раз изменяя при этом организацию системы, добиться приемлемой еѐ работоспособности. Если же переосмыслены не все понятия, то непереосмысленным понятиям в границах оргподхода можно приписать абсолютную неизменность смысла. Например: 4)совершенно работоспособная система отказывает при нарушении механизма еѐ самовосстановления, и существует возможность при неограниченном повторении эксплуатации, не изменяя элементов и рабочих функций системы, а, изменяя лишь механизм еѐ самоорганизации, добиться приемлемой еѐ работоспособности.

Из последней формулировки, кстати, явственно видно принципиальное преимущество организационнотехнических систем: при выходе из строя система полностью сохраняет свои функции и работоспособность ещѐ некоторое время. Это значит, что если, например, ракета без космонавтов потерпела при посадке аварию, то, она, по меньшей мере, остаѐтся

148

пригодной для использования, а по большей мере – может выполнить ещѐ некоторую работу.

Таким образом, на основе организационного подхода вырисовывается следующая концептуальная основа надѐжности.

1.Каждый элемент и система сохраняют работоспособность до тех пор, пока в процессе функционирования возможно еѐ воспроизведение.

2.Система становится непригодной в состоянии отказа т.е. тогда, когда при полном сохранении своей работоспособности она не может продолжать работу, из-за перехода ситуации и смысла работы в критическое или бессмысленное состояние.

3.До тех пор, пока организационная система функционирует, элемент системы находится лишь в состоянии работоспособности. При орготказе элемент сохраняет работоспособность и может потерять еѐ лишь при дальнейшей

Организационная система отказывает при нарушении механизма еѐ самовосстановления, оставаясь функционально работоспособной, и существует возможность при неограниченном повторении эксплуатации, не изменяя элементов и рабочих функций системы, а изменяя лишь механизм еѐ самоорганизации, добиться приемлемой еѐ работоспособности. На этой основе представление о надѐжности качественно изменяется, сохраняя свою общую структуру. Надѐжность есть свойство самоорганизующейся системы, обеспечивающее нормальное восстановление выполняемых системой функций. Данное представление о надѐжности принципиально отличается от исходного, потому что оно опирается на качественно иную концептуальную основу, а, следовательно, олицетворяет собой качественно новые возможности техники. Основные из них следующие: 1. В настоящее время техника в целом работает до состояния

149

непригодности, разрушения. В соответственных машинах, например, в самолѐтах, двигатель не используется до полного износа, а своевременно заменяется. Но суть эксплуатации техники остаѐтся неизменной: техника либо работает, либо не работает, переходя в состояние структурно-функционального разрушения. При организационном подходе возможно принципиально исключить структурно-функциональное разрушение как фазу работающей техники. Это значит, что при отказе не будет покорѐженных автомобилей, разбившихся самолѐтов и т.д. 2. Основная тенденция увеличения надѐжности при старом подходе реализуется через повышение внутренней избыточности систем (повышение прочности элементов, избыточность в структуре и функциях и т.д.) До тех пор, пока в основе создания техники будет лежать старое представление о надѐжности, создаваемая техника будет избыточной, и тем самым, качественно уступающей так называемой предельной технике. При организационном подходе невозможно всю технику выполнять как предельную. Это, по меньшей мере, означает, что машины гиганты станут значительно легче без снижения их мощности. 3. Переход на новое представление о надѐжности открывает новые конструктивные возможности, например, создание машин с переменными авторегулируемыми параметрами (весом, прочностью, формой, упругостью и т.д.) 4. Реализация нового представления о надѐжности трансформируется в качественно новую службу надѐжности (закладка надѐжности изделия, контроль, технология, профилактика и т.д.) В заключение – несколько слов о своевременности новой концепции. Организационная концепция надѐжности непосредственно вытекает из современных кибернетико-информационных разработок техники. Особенность их в том, что, будучи разработками информационными, они значительно опережают их физическую реализацию.

150

Упражнение. Ознакомившись со статьей, Э. А. Мельников попросил меня «сделать навстречу технариям еще хотя бы один маленький шаг. Я предупредил его об угрозе натурфилософствования. Он попросил: «А вы всѐ же попытайтесь». Читатель! Я переадресовываю вам его просьбу.

2. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К РАЗРАБОТКЕ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

МАШИН В УСЛОВИЯХ ХЛАДНОЛОМКОСТИ

Современная научно-техническая революция дала эффективные средства для теоретического и практического овладения многофакторно детерминированными явлениями. Структурно-системный подход, моделирование, вероятностные математические средства все шире берутся на вооружение для решения многофакторных задач. Одной из задач такого типа является проблема надежности машин в условиях хладноломкости. Уже существуют первые попытки ее решения [37], однако проблема еще не решена. Для ее решения необходимы не только адекватный математический аппарат и экспериментальная база, но и адекватная проблеме мировоззренческая позиция исследователя, реализующаяся в выборе оптимальной концептуальной основы и метода построения теории. История науки знает немало примеров тому, как устаревшая мировоззренческая позиция исследователя препятствовала созданию новой теории. Так что создание теории надежности машин Севера может быть ускорено отысканием оптимальных общемировоззренческих концепции и метода построения. Поиску философской концепции и метода, адекватных проблеме, посвящена предлагаемая работа.

Концептуальная основа теории представляет собой систему реализованных в ней общих принципов, определяющих, как основа, ее общий вид, общую структуру. В

151

число принципов концепции в качестве важнейших входят наиболее общие принципы структурной самоорганизации материи. Освоение все новых и новых принципов структурной самоорганизации материи обуславливало изменение вида теорий исследуемых объектов, в том числе и в технике. В первоначальном виде (XVII − XVIII вв.) теория механизмов и машин содержала различные наброски кинематических и динамических расчетов собственно структурных элементов машин, принимая сами элементы (детали, узлы) за абсолютно устойчивые и неизменные в процессе работы машины. Такой взгляд на элементы объяснялся практической уверенностью в том, что, в конечном счете, при улучшении материала, конструкции и технологии изготовления всегда можно обеспечить их устойчивость. Долговечность работы машин определялась исключительно природой прочностью материала, из которого изготовлены детали. Материал подбирался эмпирически и почти не являлся объектом теории. Ее объектами были, главным образом, процессы и функции машины. Техническая теория данного вида в это время строилась на атомистической концептуальной основе.

С утверждением машинного производства (XIX век − нач. XX века) претерпевает изменения и техническая теория; в ней появляются принципиально новые расчеты элементов на вибро-, термо-, фрикционную стойкость, на усталостные разрушения и т. д. Появление подобных расчетов свидетельствует о становлении в технике многофакторных задач и теорий, т. е. таких задач и теорий, в которых необходим и неизбежен учет факторов, не вызывающих немедленного разрушения машины, но ведущих к нему через некоторый промежуток времени работы. При этом прежняя, атомистическая концептуальная основа теории трансформируется в такую, где элементы, сохраняя свою основную функцию, уже не предстают абсолютно устойчивыми и неизменными. Они обнаруживают

152